TTL门电路.ppt

1、2020/8/27,1,2.3.1TTL反相器的工作原理,2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数,2.3 TTL反相器,2.3.4 TTL反相器的其它参数,2.3.3TTL反相器的输入特性和输出特性,返回,结束 放映,2020/8/27,2,复习,什么是高电平？什么是低电平？ 什么是状态赋值？ 什么是正逻辑？什么是负逻辑？ 二极管与门、或门有何优点和缺点？,2020/8/27,3,2.3 TTL反相器,TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。,TTL电路的基本环节是反相器。 简单了解TTL反相器的电路及工作原理，重点掌握其特性

2、曲线和主要参数（应用所需知识）。,2020/8/27,4,2.3.1 TTL反相器的工作原理,1. 电路组成,返回,图2-9 TTL反相器的基本电路,2020/8/27,5,(1) 输入级,当输入低电平时， uI=0.3V，发射结正向导通， uB1=1.0V 当输入高电平时， uI=3.6V，发射结受后级电路的影响将反向截止。 uB1由后级电路决定。,2020/8/27,6,(2) 中间级,反相器VT2 实现非逻辑,2020/8/27,7,(3) 输出级（推拉式输出）,VT3为射极跟随器,2020/8/27,8,2. 工作原理,（1）当输入高电平时， uI=3.6V， VT1处于倒置工作状态，

3、 集电结正偏，发射结反偏， uB1=0.7V3=2.1V， VT2和VT4饱和， 输出为低电平uO=0.3V。,2.1V,0.3V,3.6V,2020/8/27,9,（2） 当输入低电平时， uI=0.3V， VT1发射结导通，uB1=0.3V+0.7V=1V， VT2和VT4均截止， VT3和VD导通。 输出高电平 uO =VCC -UBE3-UD 5V-0.7V-0.7V=3.6V,1V,3.6V,0.3V,2020/8/27,10,(3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力,VT3组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力。 当输入高电平时，VT4饱和，uB3=uC

4、2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载。 当输入低电平时，VT4截止，VT3导通(为射极输出器)，其输出电阻很小，带负载能力很强。 可见，无论输入如何，VT3和VT4总是一管导通而另一管截止。 这种推拉式工作方式，带负载能力很强。,2020/8/27,11,2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数,电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。,图2-10 TTL反相器电路的电压传输特性,1. 曲线分析,VT4截止，称关门,VT4饱和，称开门,返回,2020/8/27,12,2. 结合电压传输特性介绍几个参数,2020/8/27,13,

5、(3) 开门电平UON 一般要求UON1.8V (4) 关门电平UOFF 一般要求UOFF0.8V,在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平UON。,在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。,2020/8/27,14,(5) 阈值电压UTH 电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH1.4V。,(6) 噪声容限（ UNL和UNH ） 噪声容限也称抗干扰能力，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。 UNL和UNH越大，电路的抗干扰能力越强。,2020/8/27,15,202

6、0/8/27,16, 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围） UNL=UOFF-UIL UIL为电路输入低电平的典型值（0.3V） 若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V), 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围） UNH = UIH - UON UIH为电路输入高电平的典型值（3V） 若UON=1.8V，则有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V),2020/8/27,17,2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性,1. 输入伏安特性,输入电压和输入电流之间的关系曲线。,图2-11 TTL反相器的输入伏安特性 （a）测试电路 （b）输入伏安特性曲线,返回,2020

7、/8/27,18,两个重要参数：,(1) 输入短路电流IIS 当uI = 0V时，iI从输入端流出。 iI =(VCCUBE1)/R1 =(50.7)/4 1.1mA,(2) 高电平输入电流IIH 当输入为高电平时，VT1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数反很小(约在0.01以下)，所以 iI = IIH =反 iB2 IIH很小，约为10A左右。,2020/8/27,19,图2-12 输入负载特性曲线 （a）测试电路 （b）输入负载特性曲线,TTL反相器的输入端对地接上电阻RI 时，uI随RI 的变化而变化的关系曲线。,2. 输入负载特性,2020/8/

8、27,20,在一定范围内，uI随RI的增大而升高。但当输入电压uI达到1.4V以后，uB1 = 2.1V，RI增大，由于uB1不变，故uI = 1.4V也不变。这时VT2和VT4饱和导通，输出为低电平。,2020/8/27,21,RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。,RI 较小时，关门，输出高电平；,RI 较大时，开门，输出低电平；,ROFF,RON,RI 悬空时？,2020/8/27,22,(1) 关门电阻ROFF 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF 0.7k。,(2) 开门电阻RON 在保证门电路输出为额定低电平的条件下，

9、所允许RI 的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON 2k。 数字电路中要求输入负载电阻RI RON或RI ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内。 振荡电路则令 ROFF RI RON使电路处于转折区。,2020/8/27,23,3. 输出特性,指输出电压与输出电流之间的关系曲线。,(1) 输出高电平时的输出特性,负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。,图2-13 输出高电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线,拉电流负载,2020/8/27,24,图2-14输出低电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线,(2) 输出低电平时的输出特性,负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。,一般灌电流在20 mA以下时，电路可以正常工作。典型TTL门电路的灌电流负载为12.8 mA。,灌电流负载,2020/8/27,25,2.3.4 TTL反相器的其它参数,1. 平均传输延迟时间tpd,平